Naslov Primjena imobiliziranih TiO2 materijala u fotokatalitičkoj razgradnji prokaina Naslov (engleski) Application of immobilized TiO2 materials for the photocatalytic degradation of procaine Autor Petra Vukovinski Mentor Dragana Mutavdžić Pavlović (mentor)Član povjerenstva Dragana Mutavdžić Pavlović (predsjednik povjerenstva)Član povjerenstva Kristina Tolić Čop (član povjerenstva)Član povjerenstva Ivan Brnardić (član povjerenstva)Ustanova koja je dodijelila Sveučilište u Zagrebu Datum i država obrane 2024-07-09, Hrvatska Znanstveno / umjetničko PRIRODNE ZNANOSTI Sažetak Prokain, tercijarni aminoester aromatske kiseline, jedan je od često prisutnih farmaceutika u otpadnim vodama. Zbog visoke hidrofilnosti i niske bioraspoloživosti, farmaceutike je veoma teško, konvencionalnim metodama, ukloniti iz otpadnih voda. Iz tog se razloga naglasak stavlja na napredne oksidacijske procese, kojima se generiraju reaktivne vrste koje imaju sposobnost ukloniti, odnosno smanjiti koncentraciju zagađivala. Fotokataliza, kao ekološki prihvatljiva metoda, sve se više primjenjuje te se temelji na iskorištavanju solarnog spektra uz fotokatalitički materijal. Najprimjenjivaniji fotokatalitički materijal je titanijev (IV) oksid (TiO2). Riječ je o oksidu koji se uvelike koristi zbog inertnosti, visoke fotostabilnosti, netoksičnih svojstava te visoke fotoaktivnosti. Takav materijal može biti dopiran višeslojnim ugljikovim nanocijevima (MWCNT), što rezultira poboljšanom fotokatalitičkom aktivnošću. U ovome su radu ispitani mnogi čimbenici poput početne koncentracije reaktanta, koncentracije kisika, pH-vrijednosti, prirode katalizatora i intenziteta svjetlosti na proces fotokatalitičke razgradnje prokaina. Primjenom TiO2 fotokatalizatora, optimalni uvjeti fotorazgradnje postižu se pri koncentraciji prokaina od 5 mg dm^-3 i pH-vrijednosti 7, dok se primjenom TiO2/MWCNT fotokatalizatora optimalni uvjeti postižu pri istoj koncentraciji prokaina i pH-vrijednosti 4. Nadalje, analizom varijance ispitana je značajnost modela te je primjenom modela odzivnih površina zaključeno kako su temperatura i pH-vrijednost otopine značajni parametri modela. Kinetika fotokatalitičke razgradnje ispitana je dodatkom hidrogenkarbonata, nitrata, klorida i huminskih kiselina. Također, ustanovljeno je da je kinetika razgradnje prokaina usporena simultanim utjecajem iona i huminskih kiselina. Korištenjem realne matice vode, vrijeme polurazgradnje je dulje od vremena polurazgradnje u MilliQ vodi, zbog postojanja drugih zagađivala te kompetitivnog vezanja na aktivna mjesta fotokatalizatora. Razgradnjom prokaina, upotrebom TiO2 fotokatalizatora, nastaju tri razgradna produkta, dok upotrebom TiO2/MWCNT fotokatalizatora, nastaju četiri produkta razgradnje, čije su strukture i mehanizmi razgradnje predloženi nakon MS/MS analize. Softverskim alatom T.E.S.T. procijenjena je toksičnost prokaina i njegovih razgradnih produkata.
Sažetak (engleski) Procaine, a tertiary amino ester of an aromatic acid, is one of the most frequently present pharmaceuticals in wastewater. Due to its high hydrophilicity and low bioavailability, pharmaceuticals are very difficult to remove from wastewater using conventional methods. For this reason, the focus is placed on advanced oxidation processes that generate reactive species capable of removing or reducing the concentration of contaminants. Photocatalysis is increasingly being used as an environmentally friendly method and is based on the use of the solar spectrum with a photocatalytic material. The most commonly used photocatalytic material is titanium dioxide (TiO2). This oxide is widely used due to its inertness, high photostability, non-toxic properties, and high photoactivity. Such a material can be doped with carbon nanotubes (MWCNT), which leads to improved photocatalytic activity. In this study, many factors such as the initial concentration of reactant, oxygen concentration, pH, type of catalyst and light intensity were investigated on the process of photocatalytic degradation of procaine. When using a TiO2 photocatalyst, the optimal conditions for photodegradation are achieved at a procaine concentration of 5 mg dm^-3 and a pH value of 7, while using the TiO2/CNT photocatalyst, the optimal conditions are achieved at the same procaine concentration and a pH value of 4. Furthermore, analysis of variance examined the significance of the model, and using response surface methodology, it was concluded that temperature and pH value of the solution are significant parameters of the model. The kinetics of photocatalytic degradation were investigated by adding bicarbonates, nitrates, chlorides, and humic acids. It was also found that the degradation kinetics of procaine is slowed down by the simultaneous influence of ions and humic acids. When using a real water matrix, the half-life is longer than the half-life in MilliQ water, which is due to the presence of other contaminants and competitive binding to the active sites of the photocatalyst. The degradation of procaine with the TiO2 photocatalyst leads to three degradation products, while four degradation products are formed with the TiO2/MWCNT photocatalyst, whose structures and degradation mechanism were proposed after MS/MS analysis. The software tool T.E.S.T. was used to estimate the toxicity of procaine and its degradation products.
Ključne riječi
prokain
titanijev (IV) oksid (TiO2)
ugljikove nanocijevi
fotokataliza
razgradni produkti
toksičnost
Ključne riječi (engleski)
procaine
titanium dioxide (TiO2)
carbon nanotubes
photocatalysis
degradation products
toxicity
Jezik hrvatski URN:NBN urn:nbn:hr:149:207004 Projekt Šifra: IP-2022-10-4400 Studijski program Naziv: Primijenjena kemija; smjerovi: Kemija u zaštiti okoliša i izvori energije, Specifični materijali i napredne tehnologije, Primijenjena organska kemija Vrsta resursa Tekst Način izrade datoteke Izvorno digitalna Prava pristupa Rad dostupan nakon Uvjeti korištenja Datum i vrijeme pohrane 2024-07-15 11:15:14
